海洋石油鉆井機械及工具現(xiàn)代技術要點分析

姜竹堂

（中海油能源發(fā)展裝備技術有限公司，天津 300452）

我國不僅有許多陸地石油資源，同時也有很多海上石油資源。為了向國內輸送穩(wěn)定石油資源，近些年我國有大力開發(fā)海洋石油資源。為了保障生產(chǎn)穩(wěn)定性和效率，就需要應用現(xiàn)代工具、現(xiàn)代技術。

1 現(xiàn)階段海洋石油鉆井機械與工具使用狀況

作為人類社會發(fā)展重要能源來源，我國的經(jīng)濟高速發(fā)展離不開石油資源的支持，在現(xiàn)代科技助力下，國內海洋石油鉆井機械的研發(fā)和制造同樣也取得了不錯的成績。當然相較于歐美發(fā)達國家，國內海洋石油鉆井機械設備暴露出的問題還是不少，尤其是難以在特殊惡劣環(huán)境使用，這一問題和現(xiàn)象需要高度注意。

當前國內海洋石油鉆井相關已研究出了很多新穎的技術和設備，其標志著我國海洋石油開發(fā)技術的進步。與陸地石油資源相比，海洋油田有著更為龐大的儲量和更多的資金技術要求。因此未來海洋石油的開發(fā)利用會成為世界各國的重要目標。如果我國能夠擁有更強、更穩(wěn)定的海洋石油生產(chǎn)技術能力，在未來可以為國家能源安全提供可靠保障。

2 海洋石油鉆井工具技術

海洋石油開采作業(yè)時，鉆井平臺會用到各類鉆井設備，比如動力鉆、減震器、穩(wěn)定器。在以上設備中，對生產(chǎn)影響最大的是鉆頭，合理選擇鉆頭才能夠保障生產(chǎn)性能。當前國內海洋石油鉆井作業(yè)廣泛使用的是牙輪鉆頭，這種鉆頭性能也較為穩(wěn)定，考慮到金剛石鉆頭自身性能，現(xiàn)有大量金剛鉆頭成功研發(fā)。這種鉆頭性能優(yōu)秀，雖然造價很高，但綜合考慮，因鉆頭壽命長，所以仍舊是重點開發(fā)對象。刮刀鉆頭構造比較簡單，扭矩很小，在接觸其他工具時有可能會破壞其他工具。在研發(fā)相關技術不斷進步的今天，現(xiàn)有刮刀鉆頭破壞工具現(xiàn)象已得到很好改善。

2.1 水下裝置和升沉補償

水下裝置對于海洋石油作業(yè)來說作用十分顯著。在實際運行中，水下裝置必須和海水隔離，以免海水影響到鉆井平臺作業(yè)。通常情況下，水下裝置是由隔水裝置、導向裝置組成的。導向裝置負責導向其他設備，保障其他設備穩(wěn)定生產(chǎn)。安裝套管頭是為了進一步增強和穩(wěn)定設備。隔水裝置的作用就是隔離海水，防止海水滲入。升沉補償主要包括兩種形式，第一種為組合鉆桿與補償設備。第二種使用具備伸縮能力的鉆桿，為其配備補償設備。

2.2 鉆井平臺結構和特征

鉆井平臺按結構可分為固定式和移動式。固定鉆井平臺的作用是讓海上采油工作能夠順利進行，在海底制造出相關建筑物，能夠生產(chǎn)石油和儲存設備。移動鉆井平臺常見的鉆井平臺包括半潛式、自升式、坐地式。半潛式平臺本身穩(wěn)定性很高，但問題在于結構太過復雜，結束建設以后難以輕易移動，有著較高的成本。自升平臺作業(yè)環(huán)境好，適應能力強，大多數(shù)類型的環(huán)境均可完成作業(yè)，當然深海區(qū)域并不適合使用。坐地平臺又稱全面固定平臺，在水平面上可移動，但無法調節(jié)高低，會受到作業(yè)面積方面要求的限制。

3 現(xiàn)代海洋石油鉆井所用技術

3.1 隨鉆井下測量評價技術

這種技術一般指的是將鉆頭加工過程中所用測量技術與隨鉆測量技術結合的技術，可獲得坑井移動量。隨后使用MWD 與近鉆頭測斜器（MNB）復合功能獲取方位角、偏差角。除此之外，隨鉆地震（SWD）技術可依靠鉆頭結構，作為下腔振動信號源，充分整合對應信息獲得參數(shù)，明確巖石結構特征和層次信息，保障井眼軌跡具備統(tǒng)一性和鉆探效率。

3.2 井下閉環(huán)鉆井技術

這種技術基于智能鉆探工程學以及自動化鉆探工程學，屬于綜合性技術。地面測量與鉆井包含井下自動化、地面操作自動化、數(shù)據(jù)整合、信息計算和搜集。隨后將數(shù)據(jù)轉換成需要用到的數(shù)據(jù)參數(shù)，引導操作與生產(chǎn)。自動化操作往往會用到智能井下生產(chǎn)工具，自動化開展作業(yè)。

3.3 井下動態(tài)信息處理技術

在傳感器檢測技術與微電子檢測技術快速發(fā)展的今天，鉆井動態(tài)傳感元件搭配高速處理系統(tǒng)和信息監(jiān)測技術，能夠實時完成系統(tǒng)信息控制和了解。通過對目標處理和分析，最后將結果上傳至控制中心，能夠保障井下工程的動態(tài)信息獲得精確控制，為高品質井下生產(chǎn)作業(yè)提供支持。

4 現(xiàn)代化石油鉆井機械設備管理方法

4.1 重視機械設備保養(yǎng)

長時間負荷運轉鉆井機械設備會加劇機械部件尤其是生產(chǎn)元器件的磨損，甚至可能會出現(xiàn)鉆井作業(yè)時機械設備故障問題。從實際問題排查和因果法分析設備故障原因可以看出，欠缺對生產(chǎn)設備和機械維護保養(yǎng)占設備故障原因不在少數(shù)，甚至存在備用件不足的情況。只有定期維護和保養(yǎng)，才能夠確保所用生產(chǎn)設備能夠長時間穩(wěn)定良好運行。想要做好海洋石油平臺所用設備和機械的維護工作，必須建立預防、應急系統(tǒng)。大多數(shù)石油鉆井機械部件的規(guī)格都比較大，生產(chǎn)周期較長。除此之外，零部件和設備存在相互依存的關系，如果某一模塊或部件出現(xiàn)問題，那么其他部件和系統(tǒng)很可能也會無法正常工作。因此不僅要做好事后處理，還要提前進行預測、檢測，減少停工影響。

4.2 健全養(yǎng)護設備制度

按照原有流程，所用設備出現(xiàn)故障，需要對設備進行維修。這種方法已經(jīng)落后于實際需求，無法保障生產(chǎn)穩(wěn)定性和連續(xù)性。如要避免設備陷入停工狀態(tài)，影響生產(chǎn)，要建立有效的維護保養(yǎng)設備體系，確保設備能夠穩(wěn)定使用。工作人員要做好平時設備狀態(tài)的記錄和分析，結合不同類型設備特點，完善和健全養(yǎng)護體系制度，科學化、規(guī)范化管理流程和管理模式，保障生產(chǎn)穩(wěn)定。

4.3 加強零部件維修監(jiān)督力度

當前國內有石油設備零部件市場，在利益驅使下，市場出現(xiàn)了不少質量不達標的設備和部件。如在采購時沒有有效監(jiān)督和管理配件質量，則會導致在生產(chǎn)中用到有問題的零部件，無法保障設備穩(wěn)定性。對此一定要嚴格排查預備件質量和性能，以免因設備零部件問題引起機械設備受損。

4.4 安全管理鉆井機械設備

石油企業(yè)必須高度重視生產(chǎn)設備安全性。安全管理過程中最重要的是機械設備本身的質量和使用安全性。做好日常管理、安全管理才能夠保證機械設備穩(wěn)定。因此在設備管理中必須建立完善的責任追究制度和安全管理制度，詳細登記各種設備的信息狀況，落實好每個部門和每個人的責任，保障生產(chǎn)有序進行。

4.5 創(chuàng)新設備維護管理理念

鉆井設備的養(yǎng)護管理工作的重心在預防，預防為主治理為輔，積極主動引入全新管理思路、養(yǎng)護思路。重視對過去設備問題和事故的分析，制定更合理科學的工作流程和工作模式，明確設備重要部件維護要求。機械設備維修中，按照作業(yè)經(jīng)驗處理故障問題，了解故障部位，確保維修效果。為了保證鉆井設備使用年限，要嚴格按照鉆井設備和材料情況調整設備運作流程，確保其能夠長時間安全穩(wěn)定運行。

5 結語

我國近些年在海洋石油生產(chǎn)作業(yè)中獲得了長足進步，同樣也推動了我國海洋石油鉆井作業(yè)所用機械設備技術的發(fā)展。為了進軍深水，自然需要不斷增強鉆井機械設備技術的能力。未來海洋石油產(chǎn)業(yè)發(fā)展，勢必對技術提出更高的需求，在現(xiàn)代設備制造研發(fā)技術和現(xiàn)代工具的支持下，我國海洋石油將會取得更大成就。